三、其它地理学理论
在清代,除了对有关地理学科和人地关系的讨论外,对地理学的其它问题,诸如自然地理要素成因、区域地理等问题,也都有所论述和探讨。尤其是在当时的许多实践工作中,也反映出当时对一些地理规律的正确认识。
(一)自然地理规律认识
对地形、水、气候、植被等自然地理要素的分布及其成因认识,自先秦起,就有不少探讨分析、论述。到明末清初,西方传教士在传教布道中,也引进介绍了西方对一些自然地理要素成因的观点,大大丰富了中国人民在这方面的地理认识。
如关于云雨成因,南怀仁在《坤舆图说》(卷上)中介绍说:
云乃湿气之密且结者也。地水之气被日爆暖,冲至空际中域一遇本域之寒,即弃所带之热,而反原冷之性。因渐凑密,终结成云。……则或薄而稀,或厚而密者,又由于气之干湿清浊相胜之异势也。薄稀者轻浮易为风所拨散,难以成雨,是为枯瘠无益之云。若厚密者,多含润泽,故易化雨。这里已正确指出了云雨是由水蒸气的蒸发、凝结而形成的。
再如关于山脉的成因,南怀仁指出“乃地震所致。或风力、或水势所成”。①等等。
清代,中国人在继承传统文化的基础上,也继续探讨一些自然地理要素的成因,以及一些地理现象的变化规律,其观点或结论皆较前代有所进步或创新。
如关于水分循环问题,游艺已用类似于热量及热力学原理来阐明这一循环机制。他在《天经或问·地》中说道:
日为火主,照及下土,以吸动地上之热气,热气炎上,而水土之气随之,是水受阳嘘,渐近冷际,则飘扬飞腾,结而成云。……冷湿之气,在云中旋转,相荡相薄,则旋为千百螺髻,势将变化,而万雨生焉。雨既成质,必复于地,譬如蒸水,因热上升,腾腾作气,云之象也。上及于盖,盖是冷际,就化为水,便复下坠。云之行雨,即此类也。他在这里正确地阐述了水分循环机制,以及云雨形成过程。游艺的这一思想,在过去曾有,但他的认识较之以前的任何论述要准确、详细,强调了太阳的蒸发机制。如明代郎瑛所论仅仅为:“气自卑而升上,水出于山,气之化也。水自高而趋下入于大海,水归本也。盖水,气一也。气为水之本,水为气之化,气钟而水息矣,水流而气消矣。”①
关于潮汐的发生规律及其原因,中国古代早有观察、论述,并有专门著作③。到了清代,人们仍在不断探索各地潮汐的规律。顾炎武就对潮汐的发生和涨潮规律进行过总结。他指出:
潮之迟速大小有常。……潮之极涨在春秋之中,潮之极大在朔望之后,……每月自十三日起汛,潮日壮一日,十七日十八日愈壮,二十日始衰,至二十六而衰止也。又自二十七日起汛,潮日壮一日,初一初二愈壮,初五日始衰,至十二日而衰止也。一月之间,潮凡再壮再衰,汐亦如此,其期不爽,故谓之潮信。①
他比较准确地描述了潮汐现象及其规律。
关于潮汐发生的成因,中国很早已注意到潮汐与月球的关系。如唐封演就指出:“月,阴精也。水,阴气也。潜相感致,体于盈缩也”②。首次提出了月亮和海水“潜相感致”(相互作用)而引发潮汐的观点。但此后,中国关于潮汐成因理论的探讨,仍只限于潮汐出现与月球的运动规律的相互关系上,未能进一步解释它们之间的引力机制等问题。直到清代,万有引力定律以及许多西方科学知识传入中国后,人们才开始用科学方法去探讨、认识潮汐发生的原因。其中最著名的是魏源的潮汐成因论。
魏源用万有引力定律从天体运动的角度,分析潮汐的成因,证实了月亮是引起潮汐的主要原因,指出了每天潮汐变化时刻,阐述了地球、月球和太阳三者相对位置的变化,使引潮力增加或减少,从而形成每月两次大小潮的变化。同时,他还指出:“然地球亦非四面全水,故潮之长落,各处亦不能尽同,况且,山、峡、洲、岛阻束水势,所以同时之潮,又有或高或低,或大或小,或长落,或不长落之别焉”。③魏源的这一论述,标志着中国古代潮汐成因理论的最高认识水平。
除了一般潮汐规律认识外,清代对中国著名的钱塘江潮的成因也提出了比较合理的解释。钱塘江潮是一处著名自然景观,历来注意的人不少,从地理、水文角度解释其成因的也颇多论述。如汉王充认为主要是喇叭形河口地形的影响所致①,晋葛洪则提出了潮汐能量的概念②,唐卢肇在继承二人观点基础上,又进一步提出江水的作用,认为大潮是因江水与海水在狭窄河道相遇:“激而为斗”,形成怒潮③。此后,燕肃经过调查,发现钱塘江河口存在南北互连的“沙■”(拦门沙坎),认为它是暴潮产生的重要原因。⑦此后,各代的论述基本囿于以上各说。直到清代,人们才用综合因素解释钱塘江潮的成因。周春(1728~1815)在他的《海潮说》中指出,钱塘江潮不同于它处的原因是:“他处之潮,海自海而江自江,故其势杂”。而钱塘江潮,“海自东来,经东南大洋,入尖山口而一束,其势远且猛;江自西来,前扬波后重水,出龛赭海门而亦一束,其势隘且急。两潮会于城南,激荡冲突。”⑧这种江潮和海潮共同作用形成暴涨潮的理论,已得到现代暴涨潮理论的证实。⑨表明清中叶人们已能正确解释钱塘江潮的成因。
关于地震的成因,清魏源通过观察、分析,也提出了比从前正确的理论。他通过观察铁末、硫磺、水的化合反应,以及地震后的现象,指出:“地震者,乃地内硫磺、各石之类然(燃)烧也。……总之,地中有温泉及硫磺、各矿,其处则频频遭地震。”尽管此说不尽符合科学道理,但比过去用阴阳二气来解释地震成因则大大前进了一步。同时,魏源还注意到震前的异常现象,以及震中与周边震区的关系等问题。如说:“其(地)体愈刚坚者,其震动愈远。再,地动有因本处而震他处者。有因他处而震动本处者。凡本处之动,上下摇动,其动也大;他处之动,两旁摇晃,其动也小”①等。这些分析都具有相当科学道理。
对全国河流水汛特色认识上清代也有进步。明末清初思想家王夫之曾说道:“若云大河(黄河)、江(长江)、淮(淮河)及诸小水同时各涨于其他,则必天下同时皆若霪雨。而河源远出绝域,彼中晴雨必无一揆(“一样”)之理。江汉之涨则因雪液,河水莫大于矾水,在春夏之交。汉水盛于夏,江水盛于秋,其他小水多盛于春。此涨彼落,不能九州而同。”②这里他从河流补给角度(雪、雨等)分析了河流水汛的成因,及其发生的时间,具有重要的科学意义。
在清代自然地理规律认识上,最为突出的当推孙兰关于流水地貌发育的理论——“变盈流谦”说。
孙兰把侵蚀和堆积看作是地貌发育过程中相互关联的两个方面,它们共同塑造和改变着地表面貌,并认为:在以流水为中心的地形演变中,有3种演变形式:渐变因素、突变因素和人为因素。他在《柳庭舆地隅说》卷上说:
变盈流谦,其变之说亦有可异者。有因时而变(渐变)、有因人而变(人为因素)、有因变而变(突变)者。因时而变者,如大雨时行,山川洗涤(指散流、暴雨冲刷),洪流下注,山石崩从,久久不穷,则高下易位。因人而变者,如凿山通道,排河入淮,壅水溉田,起险设障,久久相因,地道顿异。因变而变者,如土壅山崩,地震川竭,忽然异形,山川改观,如此之类,亦为变盈流谦。孙兰将流水地形变化作为一个开放系统,指出了各种因素的影响和控制作用。这不仅比中国古代的任何地形发育观点都要全面、系统,而且,相对于19世纪戴维斯(W.M.Davis)的“地理循环论”的封闭系统和单一因素(地壳抬升)应更有积极意义。遗憾的是它还缺乏许多科学的实证内容,尚难以同戴维斯的理论相提并论,不过,无论如何,在戴维斯200年以前的17世纪初,他能就流水地形发育提出这样的理论见解,不论是在中国,还是世界地理学史上,都是极具创新精神的。
此外,在自然地理区域划分上,清代徐松创立了内陆地区以湖泊为中心的自然流域区划原则。他在撰述《西域水道记》时,将新疆地区按湖泊所受水的流域范围划为11个区域,然后依次记述河流、湖泊等自然地理状况,以及流域内人文地理事项。全部记述井然有序,这是内陆地区以自然地理(河流)系统为原则的一种比较科学的区划方法。
(二)水利实践中的地理思想
中国是一个农业大国,水利事业在国计民生中的地位从来十分重要,尤其是哺育中华民族的黄河。由于它下游泛滥频仍,给国家安定带来极大威胁。因此,治河兴利成为朝野上下十分关注的事业,历朝历代都设有整治黄河的专职官员,监督黄河水利工作。清代亦设有“河道总督”等高级官职。专门领导治黄工作。
在清代的治黄等水利实践中,既有许多治水的议论,也有付之实践的计划,其中包含了许多科学的地理思想与理论。
清初治河,主要由靳辅负责,陈潢助理。在治理河道上,他们遵循明代潘季驯的理论“坚筑堤防”、“束水攻沙”,认识到河流水量与泥沙搬运能力成正比的这种科学道理。如靳辅所述:
水势分而河流缓,流缓则沙停,沙停则底垫,以致河道日坏而远道因之日埂。又说:
黄河之水从来裹沙而行,水大则流急而沙随水去;水小则流缓而沙随水漫。沙随水去,则河身日深而百川皆有所归;沙停水漫,则河底日高而旁溢无所底止。①正是由于他们正确把握了这一流水力学原理,因此,在治河方略中便确立了清代继承明代“束水攻沙”的治河方针。同时,靳辅等也是基于这一原理,进一步发展了潘季驯的治河理论。
明代潘季驯在治河时,认为河口淤沙无法疏浚,只有任其自然冲刷,可不必费心于河口治理。②但靳辅他们则认为,根据河流搬运的自然规律,“治水者必先从下流治起,下游疏通,则上游自不饱涨,”并认为:下游“云梯关(今江苏滨河县东)外为重”,“关外之底既垫,则关内之底必淤。”所以,他们治河于云梯关外下游地区,“设兵二百四十名,给船十二只,专令浚堤外到海口一带之淤沙。”③这也是他们对自然规律进一步正确认识和应用的表现。
此外,在河道冲沙工程中,为了加速冲刷黄河下游严重淤积,靳辅等还创立了“川字河”方法,以加大河流冲刷能力。自清江浦以下至河口三百多里的河道里,“于河身两旁近水之处,离水三丈,下锹掘土,各挑引水河一道,面阔八丈,底宽二丈,深一丈二尺,以待黄淮下注。”①这种方法等于在同一河床内形成并列的3道河沟(中间为主河),河沟之间为两道沙滩,一经上游河水冲刷,河床内沙滩(二道)便受河水由上而下的左右侵蚀冲刷,大大增加了河水的冲刷搬运能力,使河道淤积迅速冲去,恢复宽阔的河道(三道河沟合而为一)。无疑,这是以水力侵蚀理论为依据制定的治河措施,是非常明智的。
这些都标志着靳辅等在治黄水利工程中,已比较科学地运用地理理论来指导社会实践工作的进行。
除了靳辅等“以水攻沙”方略在治水中付诸实践,并取得较大社会效益外,清代还有不少关于黄河水利的议论,其中也包含了一定的地理思想。
如清康熙时,陈法在《河干问答》①中提出了“论二渎(指黄河与淮河)交流之害。”认为借清刷黄,对黄河无利而有害。他说“因黄(河)性湍急,故能刷沙,清水合之,其性反缓,其冲沙也无力。”这样,“不惟不能助黄,反而牵制之。且沙见清水而下沉,是不惟不能刷之,而反停淤之”。因此,“海口之不能日深,未必不受淮之累也。”
明清两代治黄,依据“束水攻沙”的理论,常采用借清助黄以加大水量,提高冲沙能力,一般说来,根据河流挟沙能力与流速高次方成正比的原理,借清助黄是没有问题的。但是,当黄河流量、流速都很大,而淮河助黄水量小时便会产生倒灌现象。再则,当黄河高浓度含沙时,清水加入后是否能促使河道冲刷或淤积,至今仍是一个值得研究的问题,当时陈法已注意到这一问题,是非常难能可贵的。
乾隆时,御史胡定曾奏“河防事宜十条”,②其中提出了沟涧筑坝、汰沙澄源的建议。其云:
黄河之沙多出自三门(峡)以上及山西中条山一带破涧中,请令地方官于涧口筑坝堰,水发沙泄涧中,渐为平壤,可种秋麦。这表明他已认识到黄河泥沙主要是由于黄土高原的水土流失所造成的,所以,提出在黄土高原地区的丘陵沟壑区打坝拦泥,淤地种麦的措施。这个建议,与中国目前依据黄河水沙原理,在黄土高原地区采取的沟底打坝的水土保持措施,是完全相同的,但它早在200多年前被认识和提出,不能不引起人们的重视。遗憾的是,胡定的这一重要见解当时并未被注意和采纳,但它仍然反映出那时人们对黄河水性、水沙规律的正确认识水平。
嘉庆时,河督康基田在《河源纪闻》①中曾谈到他关于河流的河势常态的正确认识。他说:
河中溜势迁转不一,随水之大小而易其方,不可不权其变,如水小归槽,水大走滩,水之常性也。又说:
水小力聚于上湾,水大力猛,……则其力在下湾。
即正确指出:黄河下游水小时,一般河水归槽,比降变缓,水流随湾而行,冲力在上湾转折处;水大时,比降增大,溜势取直,冲力集中在下湾。
在清代有关黄河水利实践的理论中,魏源关于黄河下游河道的认识值得一提。其中包含了他关于黄河下游地理形势、黄河水性等多方面的正确地理观念。关于黄河下游河道流向,他认为黄河北去由大清河入海是一条好的出路。他首先从黄河下游地理形势上分析,说:“地势北岸下而南岸高,河流北趋顺而南趋逆,故挽复道,北难而南易。上游北决,则较下游其挽回尤不易。”“然则河之北决,非就下之性乎?每上游豫省北决,必贯张秋运河,趋大清河入海,非天然河槽乎?”他已认识到,一旦黄河由河南省北决,必然夺大清河入海,而且河决开封以上(封丘),东北流经山东入海为最佳地点。他说:
近日黄河屡决,皆在南岸,诚为无益;即北决,而仅在下游徐、沛,归德之间亦无益;惟北决于开封以上则大益。何则?河、济,北渎也,而泰山之伏脉界其中,故自封丘以东,地势中隆高起,而运河分水龙王庙,遏汶成湖,分流南北以济运,是河本在中干之北,自有天然归海之壑。
所以,他主张对北道大清河等加以整治,使之成为黄河下游备道。他还预见到铜瓦厢改道以前的黄河下游河道(由江苏入海)不会维持很久,大改道已成必然趋势。因而,他进一步指出:“由今之河,无变今之道,虽神禹复生不能治,断非改道不为功。人力预改之者,上也,否则待天意自改之,虽非下士所敢议,而亦乌忌不议。”①他认为,既然旧河道难以维持,不如有计划地进行人工改道为好,否则黄河就要自找出路(泛滥决口改道)。
事实上,在魏源这一论述后不久,咸丰五年(公元1855年)黄河即在兰阳铜瓦厢决口改道,果真北行,沿大清河入海。这充分说明魏源分析的准确性。
关于华北平原上的漳河、永定河的治理,魏源通过实际考察,也提出过不少颇有见识的建议。他指出:在华北平原采取当时流行的“筑堤束水法”治河,不是因地制宜,而是“逆水性”。主张“以不筑堤为上策,顺其性作遥堤者次之,强之就高,愈防愈溃,是为无策”。其理由是漳河、永定河两岸,沙土占十之八九,胶泥仅十之一二,若以沙土筑堤,旋成旋溃,即使不溃决,也愈淤愈高,遇盛涨必建瓴而下,“其害十倍”。①从区域地理特性来看,魏源的这种论述包含了他对当地地理、水文环境的正确认识,是十分有见地的。
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①南怀仁:《坤舆图说》卷上。
①南怀仁:《坤舆图说》卷上。
③唐封演:《说潮》载《全唐文》卷四百四十,清俞思谦集历代潮汐说成《海塘录》一书。
①翟忠义:《中国地理学家》,第239~240页,山东教育出版,1989年版。
②《全唐文》卷四百四十,《说潮》。
③《海国图志》卷九十八。
①翟忠义:《中国地理学家》,第239~240页,山东教育出版,1989年版。
②《全唐文》卷四百四十,《说潮》。
③《海国图志》卷九十八。
⑦燕肃:《海潮论》,载姚宽《西溪丛语》卷上。
⑧《海潮辑说》卷上。
⑨毛汉礼:《海洋科学》,第64页,科学出版社,1955年版。
①《海国图志》卷九十八,《地球天文合论》。
②王夫之:《船山遗书·书经裨疏·决九川》卷一。
①《行水金鉴》卷四十七。
②《河防一览》卷七。
③《行水金鉴》卷四十八。
①《行水金鉴》卷四十七。
①独山莫氏写本校印(道光本),黔南丛书别集。
②《续行水金鉴》卷十一。
①独山莫氏写本校印(道光本),黔南丛书别集。
①以上引文见《魏源集·筹河篇》。
①以上引文见《魏源集·筹河篇》。